Thèse soutenue

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Auteur / Autrice : Mathieu Rat
Direction : Isabelle Artaud
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Sciences biologiques
Date : Soutenance en 2002
Etablissement(s) : Paris 11

Mots clés

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Résumé

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Les Nitrile Hydratases sont des enzymes à fer ou à cobalt qui suscitent un intérêt à différents points de vue. Elles sont au centre de la production industrielle d'acrylamide et constituent un enjeu économique important. De plus, des structures cristallographiques très récentes ont révélé des sites métalliques totalement inédits. La sphère de coordination des centres mononucléaires FeIII ou CoIII est identique pour les deux métaux. Elle comprend deux atomes d'azote peptidiques et trois atomes de soufre à des degrés d'oxydation différents : thiolate, sulfinate et sulfénate. La coordination de cystéines oxydées n'a jamais été décrite pour des protéines et leur présence dans le site actif soulève de nombreuses interrogations. En utilisant une approche biomimétique, nous avons tenté de répondre à quelques questions importantes pour la compréhension du fonctionnement de ces enzymes. Des complexes de CoIII plan carré ont été synthétisés à partir de ligands diamide/dithiol. L'étude de leur réactivité et de leurs propriétés spectroscopiques a montré la forte influence de la forme du chélate équatorial. Les conditions d'oxydation des thiolates coordonnés ont été mises au point: l'oxygénation n'est possible qu'en présence de cyanure ou d'isonitriles. Des complexes hexadentes de CoIII coordonnés par des fonctions amidate, sulfinate ou sulfénate ont été obtenus, reproduisant ainsi le plan moyen des Nitrile Hydratases. Cette étude nous a permis de proposer un mécanisme d'oxydation des thiolates pour les enzymes à cobalt. Nous avons ensuite testé la réactivité d'hydratation des nitriles de certains complexes. Seules les espèces contenant un sulfénate coordonné ou une position de coordination labile possèdent une activité catalytique. Nous avons alors pu également proposer un mécanisme d'hydratation des nitriles faisant intervenir conjointement la nucléophilie d'un sulfénate coordonné et l'activation électrophile du substrat par le métal.